论文部分内容阅读
稀磁半导体兼具半导体材料和磁性材料的双重特性,具有优异的磁、磁光、磁电性能,引起了人们的广泛重视。 本文采用非自耗真空电弧炉,在高纯度的氩气环境中熔炼得到CuIn1-xMxTe2(M=Mn、Co,x=0-0.3)、CuIn1-xCoxSe2(x=0-0.3)、Cu1-xCoxInTe2(x=0-0.3)化合物,并对其进行退火热处理,消除熔炼过程中形成的亚稳相与残余应力。然后通过X射线粉末衍射技术(XRD)、TREOR指标化、Rietveld全谱拟合、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、振动样品磁强计(VSM)、磁学测量系统(SQUID)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)、标准四探针法和差热分析仪对样品的结构和物理性能进行分析。 结果表明,CuIn1-xMxTe2(M=Mn、Co,x=0-0.3)、CuIn1-xCoxSe2(x=0-0.3)、Cu1-xCoxInTe2(x=0-0.3)化合物的主相是CuInTe2相,空间群为I-42d。CuIn1-xMxTe2和CuIn1-xCoxSe2的原子占位为Cu占据4a(0,0,0)晶位,Co和Mn占据4b(0,0,1/2)晶位,Te/Se原子占据8d(x,1/4,1/8)晶位。Cu1-xCoxInTe2的原子占位为Cu和Co占据4a(0,0,0)晶位,In占据4b(0,0,1/2)晶位,Te原子占据8d(x,1/4,1/8)晶位。通过扫描电子显微镜,Co元素替代Cu原子而导致晶体内部发生团簇,晶体颗粒增大。 室温下,CuIn1-xMnxTe2具有顺磁性,随着Co含量的增加,化合物的磁性逐渐增强,磁化率逐渐增加。CuIn1-xCoxTe2、CuIn1-xCoxSe2、Cu1-xCoxInTe2化合物具有室温铁磁性,随着掺杂元素含量的增加,化合物的磁性逐渐增强,饱和磁化强度增加。CuIn0.9Co0.1Te2化合物测量磁化率与温度之间的关系曲线,表明化合物在低温范围内会发生磁转变,居里温度为980K。对CuIn0.9Co0.1Te2样品进行差热分析,发现样品在0-1000K的温度范围内发生吸热变化。标准四探针法对CuInTe2和CuIn0.9Co0.1Te2化合物电学性能的测量显示,化合物表现出半导体的特性。紫外分光光度计测得化合物的禁带宽度,结果显示CuIn1-xMnxTe2化合物的禁带宽度范围为1.06eV-1.60eV,CuIn1-xCoxTe2为1.06eV-1.61eV,CuIn1-xCoxSe2为1.25eV-1.53eV,Cu1-xCoxInTe2为1.08eV-1.39eV,磁性元素的掺杂可以有效的调节化合物的禁带宽度,使其达到太阳能要求的最佳值。